如何实现一个 Webpack 的 Bundler 打包机制 ？

前言

我想这两年，应该是「Webpack」受冲击最明显的时间段。前有「Snowpack」基于浏览器原生ES Module 提出，后有「Vite」站在「Vue3」肩膀上的迅猛发展，真的是后浪推前浪，前浪....

并且，「Vite」主推的实现技术不是一点点新，典型的一点使用「esbuild」来充当「TypeScript」的解释器，这一点是和目前社区内绝大多数打包工具是不同的。

在下一篇文章，我将会介绍什么是「esbuild」，以及其带来的价值。

但是，虽说后浪确实很强，不过起码近两年来看「Webpack」所处的地位是仍然不可撼动的。所以，更好地了解「Webpack」相关的原理，可以加强我们的个人竞争力。

那么，回到今天的正题，我们就来从零实现一个「Webpack」的 Bundler 打包机制。

1 Bundler 打包背景

Bundler 打包背景，即它是什么？Bundler 打包指的是我们可以将模块化的代码通过构建模块依赖图、解析代码、执行代码等一系列手段来将模块化的代码聚合成可执行的代码。

在平常的开发中，我们经常使用的就是 ES Module 的形式进行模块间的引用。那么，为了实现一个 Bundler 打包，我们准备这样一个例子：

目录

|—— src
    |-- person.js
    |-- introduce.js
    |-- index.js    ## 入口
|—— bundler.js      ## bundler 打包机制

代码

// person.js
export const person = 'my name is wjc'
// introduce.js
import { person } from "./person.js";

const introduce = `Hi, ${person}`;
export default introduce;
// index.js
import introduce from "./introduce.js";

console.log(introduce);

除开 bundler.js 打包机制实现文件，另外我们创建了三个文件，它们分别进行了模块间的引用，最终它们会被 Bundler 打包机制解析生成可执行的代码。

接下来，我们就来一步步地实现 Bundler 打包机制。

2 单模块解析

Bundler 的打包实现第一步，我们需要知道每个模块中的代码，然后对模块中的代码进行依赖分析、代码转化，从而保证代码的正常执行。

首先，从入口文件 index.js 开始，获取其文件的内容（代码）：

const fs = require("fs")

const moduleParse = (file = "") => {
  const rawCode = fs.readFileSync(file, 'utf-8')
}

获取到模块的代码后，我们需要知道它依赖了哪些模块？这个时候，我们需要借助两个 babel 的工具：@babel/parser 和 @babel/traverse。前者负责将代码转化为「抽象语法树 AST」，后者可以根据模块的引用构建依赖关系。

@babel/parser 将模块的代码解析成「抽象语法树 AST」：

const rawCode = fs.readFileSync(file, 'utf-8')
const ast = babelParser(rawCode, {
  sourceType: "module"
})

@babel/traverse 根据模块的引用标识 ImportDeclaration 来构建依赖：

const dependencies = {};
traverse(ast, {
  ImportDeclaration({ node }) {
    const dirname = path.dirname(file);
    const absoulteFile = `./${path
      .join(dirname, node.source.value)
      .replace("\\", "/")}`;
    dependencies[node.source.value] = absoulteFile;
  },
});

这里，我们通过 @babel/traverse 来将入口 index.js 依赖的模块放到 dependencies 中:

// dependencies
{ './intro.js' : './src/intro.js' }

但是，此时 ast 中的代码还是初始 ES6 的代码，所以，我们需要借助 @babel/preset-env 来将其转为 ES5 的代码：

const { code } = babel.transformFromAst(ast, null, {
  presets: ["@babel/preset-env"],
});

index.js 转化后的代码：

"use strict";
var _introduce = _interopRequireDefault(require("./introduce.js "));
function _interopRequireDefault(obj) { 
  return obj && obj.__esModule ?
    obj : {
        "default": obj
    };
}
console.log(_introduce["default"]);

到此，我们就完成了对单模块的解析，完整的代码如下：

const moduleParse = (file = "") => {
  const rawCode = fs.readFileSync(file, "utf-8");
  const ast = babelParser.parse(rawCode, {
    sourceType: "module",
  });
  const dependencies = {};
  traverse(ast, {
    ImportDeclaration({ node }) {
      const dirname = path.dirname(file);
      const absoulteFile = `./${path
        .join(dirname, node.source.value)
        .replace("\\", "/")}`;
      dependencies[node.source.value] = absoulteFile;
    },
  });
  const { code } = babel.transformFromAst(ast, null, {
    presets: ["@babel/preset-env"],
  });

  return {
    file,
    dependencies,
    code,
  };
};

接下来，我们就开始模块依赖图的构建。

2 构建模块依赖图

众所周知，「Webpack」的打包过程会构建一个模块依赖图，它的形成无非就是从入口文件出发，通过它的引用模块，进入该模块，继续单模块的解析，不断重复这个过程。大致的逻辑图如下：

所以，在代码层面，我们需要从入口文件出发，先调用 moduleParse() 解析它，然后再遍历获取其对应的依赖 dependencies，以及调用 moduleParse()：

const buildDependenceGraph = (entry) => {
  const entryModule = moduleParse(entry);
  const rawDependenceGraph = [entryModule];
  for (const module of rawDependenceGraph) {
    const { dependencies } = module;
    if (Object.keys(dependencies).length) {
      for (const file in dependencies) {
        rawDependenceGraph.push(moduleParse(dependencies[file]));
      }
    }
  }
  // 优化依赖图
  const dependenceGraph = {};
  rawDependenceGraph.forEach((module) => {
    dependenceGraph[module.file] = {
      dependencies: module.dependencies,
      code: module.code,
    };
  });

  return dependenceGraph;
};

最终，我们构建好的模块依赖图会放到 dependenceGraph。现在，对于我们这个例子，构建好的依赖图会是这样：

{ 
  './src/index.js':
   { 
     dependencies: { './introduce.js': './src/introduce.js' },
     code: '"use strict";\n\nvar...'     
    },
  './src/introduce.js':{ 
    dependencies: { 
      './person.js': './src/person.js' 
    },
    code: '"use strict";\n\nObject.defineProperty(exports,...' 
  },
  './src/person.js':
   { 
     dependencies: {},
     code: '"use strict";\n\nObject.defineProperty(exports,...' 
    } 
}

3 生成可执行代码

构建完模块依赖图后，我们需要根据依赖图将模块的代码转化成可以执行的代码。

由于 @babel/preset-env 处理后的代码用到了两个不存在的变量 require 和 exports。所以，我们需要定义好这两个变量。

require 主要做这两件事：

• 根据模块名，获取对应的代码并执行。

  eval(dependenceGraph[module].code)

• 处理模块名，由于引用的时候是相对路径，这里需要转成绝对路径，并且递归执行依赖模块代码

  function _require(relativePath) {
  return require(dependenceGraph[module].dependencies[relativePath]);
  }

而 export 则用于存储定义的变量，所以我们定义一个对象来存储。完整的生成代码函数 generateCode 定义：

const generateCode = (entry) => {
  const dependenceGraph = JSON.stringify(buildDependenceGraph(entry));
  return `
  (function(dependenceGraph){
    function require(module) {
      function localRequire(relativePath) {
        return require(dependenceGraph[module].dependencies[relativePath]);
      };
      var exports = {};
      (function(require, exports,  code) {
        eval(code);
      })(localRequire, exports, dependenceGraph[module].code);
      return exports;
    }
    require('${entry}');
  })(${dependenceGraph});
  `;
};

4 完整的 bundler 打包机制实现代码

完整的 Bunlder 打包实现代码：

const fs = require("fs");
const path = require("path");
const babelParser = require("@babel/parser");
const traverse = require("@babel/traverse").default;
const babel = require("@babel/core");

const moduleParse = (file = "") => {
  const rawCode = fs.readFileSync(file, "utf-8");
  const ast = babelParser.parse(rawCode, {
    sourceType: "module",
  });
  const dependencies = {};
  traverse(ast, {
    ImportDeclaration({ node }) {
      const dirname = path.dirname(file);
      const absoulteFile = `./${path
        .join(dirname, node.source.value)
        .replace("\\", "/")}`;
      dependencies[node.source.value] = absoulteFile;
    },
  });
  const { code } = babel.transformFromAst(ast, null, {
    presets: ["@babel/preset-env"],
  });

  return {
    file,
    dependencies,
    code,
  };
};

const buildDependenceGraph = (entry) => {
  const entryModule = moduleParse(entry);
  const rawDependenceGraph = [entryModule];
  for (const module of rawDependenceGraph) {
    const { dependencies } = module;
    if (Object.keys(dependencies).length) {
      for (const file in dependencies) {
        rawDependenceGraph.push(moduleParse(dependencies[file]));
      }
    }
  }
  // 优化依赖图
  const dependenceGraph = {};
  rawDependenceGraph.forEach((module) => {
    dependenceGraph[module.file] = {
      dependencies: module.dependencies,
      code: module.code,
    };
  });
  return dependenceGraph;
};

const generateCode = (entry) => {
  const dependenceGraph = JSON.stringify(buildDependenceGraph(entry));
  return `
  (function(dependenceGraph){
    function require(module) {
      function localRequire(relativePath) {
        return require(dependenceGraph[module].dependencies[relativePath]);
      };
      var exports = {};
      (function(require, exports,  code) {
        eval(code);
      })(localRequire, exports, dependenceGraph[module].code);
      return exports;
    }
    require('${entry}');
  })(${dependenceGraph});
  `;
};

const code = generateCode("./src/index.js");

最终，我们拿到的 code 就是 Bundler 打包后生成的可执行代码。接下来，我们可以将它直接复制到浏览器的 devtool 中执行，查看结果。

写在最后

虽然，这个 Bundler 打包机制的实现，只是简易版的，它只是大致地实现了整个「Webpack」的 Bundler 打包流程，并不是适用于所有用例。但是，在我看来很多东西的学习都应该是从易到难，这样的吸收效率才是最高的。

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